Přenosné senzory pro detekci COVID-19 a dalších virů

Navrhovaná budoucí společnost. Zápočet: Tohoku University

Budoucnost by mohla mít přenosné a přenosné senzory pro detekci virů a bakterií v okolním prostředí. Ale ještě tam nejsme. Vědci z univerzity Tohoku po celá desetiletí studovali materiály, které mohou mechanicky přeměňovat na elektrickou nebo magnetickou energii a naopak. Společně s kolegy publikovali v časopise Advanced Materials přehled nejnovějších snah o použití těchto materiálů pro výrobu funkčních biosenzorů.

„Výzkum zaměřený na zlepšení výkonu virových senzorů v posledních letech příliš nepokročil,“ říká Fumio Narita, materiální inženýr na univerzitě v Tohoku. „Náš přehled si klade za cíl pomoci mladým výzkumným pracovníkům a postgraduálním studentům pochopit nejnovější pokroky v řízení jejich budoucí práce na zlepšení citlivosti virových senzorů.“

Piezoelektrické materiály převádějí mechanickou na elektrickou energii. Protilátky, které interagují s konkrétním virem, lze umístit na elektrodu zabudovanou do piezoelektrického materiálu. Když cílový virus interaguje s protilátkami, způsobuje zvýšení hmotnosti, což snižuje frekvenci elektrického proudu procházejícího materiálem, což signalizuje jeho přítomnost. Tento typ senzoru je zkoumán na několik virů, včetně viru lidského papilomu, který způsobuje rakovinu děložního čípku, HIV, chřipku A, ebolu a hepatitidu B.

Magnetostrikční materiály převádějí mechanickou na magnetickou energii a naopak. Byly vyšetřovány za účelem detekce bakteriálních infekcí, jako je tyfus a mor prasat, a za účelem jejich detekce antrax výtrusy. Sondovací protilátky jsou fixovány na biosenzorovém čipu namontovaném na magnetostrikčním materiálu a poté je aplikováno magnetické pole. Pokud cílový antigen interaguje s protilátkami, přidává hmotu k materiálu, což vede ke změně magnetického toku, který lze detekovat senzorickou „cívkou“.

Narita říká, že vývoj umělé inteligence a simulační studie mohou pomoci najít ještě citlivější piezoelektrické a magnetostrikční materiály pro detekci virů a jiných patogenů. Budoucí materiály by mohly být bez svitků, bezdrátové a měkké, což by jim umožňovalo začlenit je do tkanin a budov.

Vědci dokonce zkoumají, jak použít tyto a podobné materiály k detekci SARS-CoV-2virus, který to způsobuje COVID-19, ve vzduchu. Tento typ senzoru by mohl být instalován do podzemních ventilačních systémů, například pro monitorování šíření viru v reálném čase. Přenosné senzory mohou také lidi nasměrovat pryč od virů.

„Vědci ještě musí vyvinout účinnější a spolehlivější senzory pro detekci virů s vyšší citlivostí a přesnost, menší velikost a hmotnost a lepší přístupnost, než je lze použít v domácích aplikacích nebo chytrých oděvech, “říká Narita. „Tento typ virového senzoru se stane realitou s dalším vývojem v oblasti materiálových věd a technologického pokroku v oblasti umělé inteligence, strojového učení a analýzy dat.“

Odkaz: „Recenze piezoelektrických a magnetostrikčních biosenzorových materiálů pro detekci COVID-19 a jiných virů“, autor: Fumio Narita, Zhenjin Wang, Hiroki Kurita, Zhen Li, Yu Shi, Yu Jia a Constantinos Soutis, 24. listopadu 2020, Pokročilé materiály.
DOI: 10,1002 / adma.202005448

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Hojnost života v korálových útesech je záhadná již od dob Charlese Darwina – nový výzkum poskytuje odpovědi

Ryby krmící plankton často kontrolují shromáždění ryb v oceánských korálových útesech. Uznání: Dr. Christina Skinner Studie odhaluje otevřenou mořskou vodu, která byla dříve považována...

Vysvětlují mladiství „tyrani“ – potomci masožravých dinosaurů nedostatek rozmanitosti dinosaurů?

Nový výzkum naznačuje, že potomci obrovských masožravých dinosaurů, jako je Tyrannosaurus rex, mohli zásadně přetvořit svá společenství překonáním menších konkurenčních druhů. Fotografický kredit:...

Datové limity mohou zmizet s novými optickými anténami – „světelné kroužky“

Vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley našli nový způsob řízení vlastností světelných vln, který by mohl radikálně zvýšit množství dat, která přenášejí. Ukázali...

Odhalení vzácného ošetření mrtvoly „Mud Carapace“ pro egyptské mumie – a případ falešné identity

Mumifikovaná osoba a rakev ve sbírce Nicholson Collection v muzeu křídla Chau Chak, University of Sydney. A. Mumifikovaný jedinec zabalený v moderním pouzdře...

Asteroidový prášek nalezený v kráteru uzavírá případ o tom, co zabilo dinosaury

Vědci se domnívají, že jednoznačným spojením toho, co dinosaury zabilo jejich vyhynutí, s asteroidem, který zasáhl Zemi před 66 miliony let, našli klíčový důkaz:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.